CN113875676A - 一种海洋生物智能化养殖系统及配套的养殖池和构建该系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋生物智能化系统配套养殖池，包括养殖区，养殖区包括生物活动区和清污区，所述活动区和清污区之间设有多孔分隔层，所述清污区设有移动清污装置，水体在所述养殖区和净水区之间循环流动。现有的陆基工厂化养殖产业饲料对水质污染大，病害频繁发生，本发明可以一定的频率对养殖池进行清污，清除附着在池体中且无法经排污水流带走的饲料、粪便等残余，使病毒、细菌等繁衍、选择变异失去基础，从而减少高密度养殖病害的发生。本发明还公开了一种海洋生物智能化养殖系统和该系统的构建方法。

Description

一种海洋生物智能化养殖系统及配套的养殖池和构建该系统 的方法

技术领域

本发明涉及海洋生物智能化系统配套养殖池，本发明还涉及一种包括该养殖池的养殖系统和该系统的构建方法。

背景技术

近年来，在国内水产养殖产业转型升级和环保的双重压力下，新型健康、高效、环保的工厂化循环水养殖模式备受关注，循环水养殖的一个重要的优势是水质的有效控制，可提高养殖密度和产品成活率，这也是常规生产管理中增加单位产量、提高收益最为常用的方法。不足的是，在高密度工厂化养殖环境下，饲料投喂用量难以控制，饲料残饵和粪便粘附在池底，且无法通过排污口水流带走，造成水质污染，一些细菌、病毒得到了良好的繁殖环境。由于循环水养殖模式通过紫外线消毒等淘汰了大量的普通细菌和病毒，存活下来的细菌、病毒在变异和自然选择后毒性和治病性越来越强，一旦遇到适合其繁衍的条件时便会在短期内大量繁殖，其强毒性和高致病性使得病害一旦发生就会使大量养殖生物受损，甚至绝产。

发明内容

本发明目的是提供一种可对养殖池进行清污的一种海洋生物智能化养殖系统及配套的养殖池，本发明的目的还在于提供上述养殖系统的构建方法。

为此，本发明的海洋生物智能化系统配套养殖池，包括养殖区，养殖区包括生物活动区和清污区，所述活动区和清污区之间设有多孔分隔层，所述清污区设有移动清污装置，水体在所述养殖区和净水区之间循环流动。

进一步的，还包括沿池体长度方向设置的轨道，所述移动清污装置沿轨道移动，所述移动清污装置包括由电源装置驱动的滚轮、连接在滚轮上的支座、与支座活动连接的转轮，转轮上设有清污刷。

进一步的，所述支座连接排水管，排水管用以当所述移动清污装置清污时抽取清污区域对应的水体。

进一步的，池体包括用以储存移动清污装置的安置槽，安置槽设有密封门，所述安置槽的水体可经由排水管抽走。

进一步的，包括投饲装置，所述投饲装置包括按一定间距设在水体上方的投饲槽。

进一步的，所述投饲槽包括可动底板和可沿投饲槽移动的推块，所述投饲槽的侧壁沿长度方向设有与投饲槽平行的凹槽，所述推块的两端设有滑轮，滑轮可电动沿凹槽移动，所述可动底板可调整推块与可动底板间的距离。

进一步的，所述标准化循环养殖池包括净水区，净水区包括按水体流经先后顺序设置的斜板沉淀池、接触氧化池、充气式MBPR生物膜反应池、蛋白分离池、紫外消毒池，其中，所述斜板沉淀池填充斜板材料、内设排污电磁阀和沉积物收集装置，所述接触氧化池悬挂生物滤料，所述充气式 MBPR生物膜反应池填充MBPR材料，所述蛋白分离池内设蛋白分离装置，紫外消毒池内设紫外杀菌装置和水氧混合装置。

本发明还包括一种海洋生物智能化养殖系统，包括数字化车间，所述数字化车间包括所述标准化循环水养殖池以及水环境因子监测模块、自动投饲模块、生物监测模块、自动温度控制模块、数字化车间温度湿度和光照度调节模块、自动进水排污模块。

进一步的，还包括数字化管理系统，数字化管理系统包括水质监测数据反馈调节系统、饲料投饲调节系统、养殖生物健康管理系统。

本发明还包括一种海洋生物智能化养殖系统的构建方法，包括以下步骤：

1)建设数字化车间，构建标准化循环养殖池若干个，成多列分布，相邻列中间构建养殖管理过道，养殖过道中间构建排水渠，排水渠底部低于养殖池底部。

2)在数字化车间外围构建生态循环系统，包括集水沉淀单元、固液分离单元、溶解性有机物分解单元、氮素矿化单元、强硝化－反硝化单元、耐盐植物吸收单元、生物固氮单元、蔬菜－粮食作物利用单元、盐度调节单元、进水净化－消毒单元。

3)数字化车间内部构建标准化循环养殖池，每个标准化循环养殖池包括养殖区和净水区。养殖区内嵌中间集污装置、纳米曝气装置。净水区构建斜板沉淀池、接触氧化池、充气式MBPR生物膜反应池、蛋白分离池、紫外消毒池。

4)数字化车间建设墙体、玻璃窗、棚式钢架结构和透光板，顶棚构建遮阳系统，遮阳系统包括电机、黑色遮阳网和控制系统，控制系统可控制电机实现遮阳网张开/闭合。

5)环绕标准化循环养殖池内壁铺设增氧管道，增氧管道连接纳米曝气管，纳米曝气管均匀分布于养殖池中，数字化车间外部设增氧装备，数字化车间内安装温度、湿度和光照度监测传感器，标准化循环养殖池种布设水环境监测模块和水下高清摄像头，安装自动进水、排污模块，在生态循环系统的蓄水池中安装潜水电泵，潜水电泵控制器通过通信网络连接全自动水位控制器。

本发明的有益效果为：

(1)本发明设有一般用于养殖生物活动的活动区和清污区，在特定实施例中，用多孔隔板进行分隔，使活动区的饵料残余等污染物穿过该隔层进入清污区，而养殖生物则不进入该清污区，该分隔板孔的面积应尽量大于板面的面积，使得固态污染物尽量进入清污区，清污区设置的移动清污装置可以按一定频率对这些附着物进行清理，减少细菌病毒繁殖的温床。

(2)本发明的特定实施例中，设有投饲槽，可通过分散设置地投饲槽的使得饲料较为分散或均匀地分布在池中，投饲槽设可调底板和推块，通过调节可调底板和推块间的距离，调节单次投放量。

附图说明

图1为数字化车间的示意图；

图2为净化区示意图；

图3为外围生态循环系统示意图；

图4为特定实施例海洋生物智能化系统配套养殖池的剖面示意图；

图5为安置槽和移动清污装置的示意图；

图6为图5局部放大图；

图7投饲槽示意图；

图8为投饲槽和可动底板的左视图；

图9为投饲槽和可动底板的主视图；

图10为可动底板示意图。

附图标记说明：1、养殖池；2、养殖区；3、活动区；4、清污区；401、轨道；402、安置槽；5、多孔分隔层；6、移动清污装置；601、滚轮；602、支座；603、转轮；604、清污刷；605、齿轮；606、排水管；7、净水区； 8、排水渠；9、投饲槽；901、可动底板、902、侧板；904、推块；905、滑槽；906、滑块；907、索具；908、阻拦板；10、储存间；11、投饲口。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参照图1、图2、图4所示，本发明特定实施例的海洋生物智能化系统配套养殖池为一种标准化循环养殖池，包括养殖区2，养殖区2包括生物活动区3和清污区4，活动区3和清污区4之间设有多孔分隔层5，清污区4设有移动清污装置6，水体在所述养殖区2和净水区7之间循环流动。在本实施例中，多孔分隔层5可由金属板材制成，其作用在于使活动区3的饵料残余等污染物穿过该隔层进入清污区4，而养殖生物则不进入该清污区4，该多孔分隔层5孔的面积应尽量大于板面的面积，使得固态污染物尽量进入清污区4，上述的净水区7接收养殖区2排出的污水，净水区7净化消毒后水体重新进入养殖区2。

在上述实施例中，参照图4所示，清污区4两侧包括沿池体长度方向设置的轨道401，移动清污装置6包括由电机驱动沿轨道401移动的滚轮 601、连接在滚轮601上的支座602、与支座602活动连接的转轮603，转轮603上设有清污刷604。在本实施例中，该支座602可与池体的宽度等长，支座602下方设有多个转轮603和清污刷604，转轮603通过齿轮605和电机相连，转轮603在电机的驱动下旋转用以清除粘附在清污区4池底的污染物，同时支座602沿轨道401从池体的一端移动至另一端，完成对清污区4的清洁。在本实施例中，转轮603也可仅设一个，并可沿支座 602长度方向移动，通过转轮603和支座602的移动，完成对整个清污区 4池体的清污。为了便于移动清污装置6移动，清污区4的排污口低于转轮603的高度。

在上述实施例中，参照图4、图5、图6所示，移动清污装置6可设置用以清洁多孔分隔层5的转轮603和清污刷604，清污刷604的刷毛长度可穿过多孔分隔层5对多孔分隔层5的另一面进行清洁。

在上述实施例中，参照图6所示，支座602连接排水管606，用以当移动清污装置6清污时抽取清污区域对应的水体，排水管606连接水泵或真空抽吸管道，将清污产生的污染物连同水体一同吸进排水管606，排水管606与净水区7相连，污水经净化后参与循环。

在上述实施例中，参照图5、图6所示池体包括用以储存移动清污装置6的安置槽402和用以密封安置槽402的密封门，当清污完成后，移动清污装置6返回安置槽402，密封门下放使安置槽402和清污区4水体密封，此时继续开启水泵或真空抽吸管道，将安置槽402中的水体抽干。

在上述实施例中，参照图7所示还包括投饲装置，投饲装置包括按一定间距设在水体上方的投饲槽9，本实施例中，投饲槽9可以等间距分布，其作用是改善传统投饲过于集中的问题，沿投饲槽9长度方向投饲，可以使饲料分散且较为均匀地分布在养殖池水体中。在高密度养殖中，单次投饵饲量一般达到养殖生物八分饱的程度，应尽量避免过量投饲和投饲不足，本实施例可以减少高密度养殖生物抢食，使养殖生物进食量均衡，避免饲料分布不均使部分生物过饱，另一部分生物则进食量不足，同时避免集中投饲后饲料过量沉积形成供细菌病毒繁衍的固体附着物。

在上述实施例中，参照图7、图8、图9、图10所示，投饲槽9包括可动底板901和可沿投饲槽9移动的推块904，投饲槽9的侧壁沿长度方向设有与投饲槽9平行的凹槽，所述推块904的两端设有滑轮，滑轮可电机驱动沿凹槽移动，可动底板901可调整推块904与可动底板901间的距离，在投饲槽9的一端设有投饲口11，投饲槽9的另一端与储存间10相连。在本实施例中，投饲槽9包括侧板902，侧板902两端设有滑槽905，滑槽905上设有用电机驱动的滑块906，滑块906通过索具907与可动底板901连接，可动底板901包括用以阻拦投饲口11饲料的阻拦板908，索具907连接在阻拦板908上，可动底板901的宽度与投饲槽9宽度相同，通过移动滑块906同步提升侧板902两端的可动底板901高度，从而调节可动底板901和推块904间的距离。本实施例的工作过程如下：投饲时打开投饲口11向投饲槽9分批投入一定量的饲料，启动推块904，推块904 将饲料均匀推平在投饲槽9中，当推块904从投饲槽9另一端返回后再投入第二批饲料，重复以上过程，使得饲料均匀分布在投饲槽9中，推块 904将多余的饲料推入储存间10，控制可动底板901一侧的滑块906下降，使可动底板901倾斜，饲料即投入水体中。当需要调整饲料投入量时，可通过设在投饲槽9中的刻度进行观测，调节可动底板901与推块904间的距离，或可通过处理器控制滑块906上升的高度定量调整可动底板901的高度，以调整单次投入量。在本实施例中，投饲槽9长度方向可与水平面成一定夹角，使得投饲口11打开时，饲料可沿着投饲槽9滑行一段较长的距离，减少推块904来回重复次数。

在上述实施例中，参照图1、图2所示，净水区7设在养殖池1中，净水区7包括按水体流经先后顺序设置的斜板沉淀池、接触氧化池、充气式MBPR生物膜反应池、蛋白分离池、紫外消毒池，其中，所述斜板沉淀池填充斜板材料、内设排污电磁阀和沉积物收集装置，所述接触氧化池悬挂生物滤料，所述充气式MBPR生物膜反应池填充MBPR材料，所述蛋白分离池内设蛋白分离装置，紫外消毒池内设紫外杀菌装置和水氧混合装置。在本实施例中，每个海洋生物智能化系统配套养殖池1均分隔为2块区域：养殖区2和净水区7。养殖区2是海洋生物的活动区域，养殖区2占标准化循环养殖池1面积的80-85％。净水区7是分离养殖水体污染物的区域，占标准化循环养殖池1面积的15％-20％。养殖区2和净水区7之间水体循环流动，污染物随着水体流动从养殖区2进入净水区7，悬浮颗粒物质在净水区7沉淀，同时被拦截、吸附，有机污染物被降解，有毒有害因子氨氮和亚硝酸盐等转化为相对无毒的硝酸盐，大部分藻类和细菌被去除，经净化后的水体通过气提水装置重新进入养殖区2。养殖区2内嵌中间集污装置、纳米曝气装置。净水区7分5个单元，依次为斜板沉淀池、接触氧化池、充气式MBPR生物膜反应池、蛋白分离池、紫外消毒池，5个单元面积比例依次为1:1:2:1:1。斜板沉淀池填充斜板材料、内设排污电磁阀和沉积物收集装置，该单元是；接触氧化池悬挂毛刷等生物滤料，充气式 MBPR生物膜反应池填充MBPR材料，蛋白分离池内设蛋白分离装置，紫外消毒池内设紫外杀菌装置、水氧混合装置。

本发明还包括一种海洋生物智能化养殖系统，包括数字化车间，数字化车间包括上述海洋生物智能化养殖池以及水环境因子监测模块、自动投饲模块、生物监测模块、自动温度控制模块、数字化车间温度湿度和光照度调节模块、自动进水排污模块。在本实施例中，数字化车间的4个角落分别安装温度、湿度和光照度监测传感器，多传感器联合，以便更好地对数字化车间环境做出正确的评价。水环境监测模块包括监测传感器，布设于标准化循环养殖池中，监测指标为pH、水温、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐等指标，水质数据指标每——分钟更新一次，采集的数据传输至微处理器，微处理器处理后通过串口通信接口电路传输至PC机，PC机通过智能控制开关调控水氧混合器、加热装置和自动上水、排污装置。自动投饲模块选择可定量投饲的饲料机，在每个养殖池上方投饲口11固定1台独立的自动投饲机，投饲机内置PLC控制器，可通过手机和PC端调控。生物监测模块可为在标准化循环养殖池1的底部布设的360°旋转的水下高清摄像头，可穿透浑水，可夜视，主要用于观察养殖生物的健康状况和摄食情况。自动进水、排污模块包括在生态循环系统的蓄水池中安装潜水电泵，潜水电泵控制器通过通信网络连接全自动水位控制器，水位控制器功能为自动上水、自动排水、液位实时显示、控制水位和声光报警。水位控制器分自动进水模式和自动排水模式，分别由自动上水感应探头和自动排水感应探头执行监测；自动上水感应探头为低水位启动进水，高水位停止进水；自动排水感应探头为低水位停止排水。

在上述实施例中，还包括数字化管理系统，数字化管理系统包括水质监测数据反馈调节系统、饲料投饲调节系统、养殖生物健康管理系统。在本实施例中，水质监测数据反馈调节系统包括由水质监测记录数据库、液氧控制调节模块、自动上水排污模块。水质监测指标：水温、盐度、pH、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐等，当溶解氧低于6mg/L，系统自动启动液氧补充装置，当溶解氧高于7mg/L，系统自动关闭液氧补充装置；当氨氮浓度高于0.5mg/L或亚硝酸盐浓度高于1mg/L时，系统自启动排污换水模式，更换40％养殖水体。养殖生物健康管理系统主要包括养殖生物拍摄图、生长曲线、养殖水体弧菌总数变化、养殖水体细菌总数变化、养殖生物饵料系数。饲料投饲调节系统由数据统计模块和智能调节投饲模块组成。数据统计模块由养殖池饲料投饲总量、养殖生物饵料系数、养殖生物个体重量、养殖生物数量等组成，智能调节模块依据数据统计结果智能调节养殖池的单日投饲总量。

本发明还包括一种海洋生物智能化养殖系统的构建方法，包括以下步骤：

1)建设数字化车间，构建18-30个标准化循环养殖池1，成2-4 列分布，相邻列中间构建养殖管理过道，管理过道宽2m，养殖过道中间构建排水渠8，排水渠8底部低于养殖池1底部，排水渠8的宽度1.5米，深度2米，排水渠8底部低于养殖池1底部0.5米。车间设立门禁系统和消毒间，数字化车间内设饲料管理中心，恒温恒湿。数字化车间内设数据管理中心，执行数据采集、统计、分析等功能。

2)在数字化车间外围构建生态循环系统，参照图3所示，包括集水沉淀单元、固液分离单元、溶解性有机物分解单元、氮素矿化单元、强硝化－反硝化单元、耐盐植物吸收单元、生物固氮单元、蔬菜－粮食作物利用单元、盐度调节单元、进水净化－消毒单元。生态循环系统占地面积为数字化车间面积1.5倍，进出水量约为1000-1800m3·d-1，水力负荷为1-1.5m3/m2·d-1，水力停留时间为0.5d。

3)数字化车间内部构建标准化循环养殖池1，每个标准化循环养殖池1均分隔为2块区域：养殖区2和净水区7。养殖区2是海洋生物的活动区3域，养殖区2占标准化循环养殖池1面积的80-85％。净水区7是分离养殖水体污染物的区域，占标准化循环养殖池1面积的15％-20％。养殖区2内嵌中间集污装置、纳米曝气装置。净水区7构建5个单元，依次为斜板沉淀池、接触氧化池、充气式MBPR生物膜反应池、蛋白分离池、紫外消毒池，5个单元面积比例依次为1:1:2:1:1，斜板沉淀池填充斜板材料、内设排污电磁阀和沉积物收集装置，接触氧化池悬挂毛刷等生物滤料，充气式MBPR生物膜反应池填充MBPR材料，蛋白分离池内设蛋白分离装置，紫外消毒池内设紫外杀菌装置、水氧混合装置。

4)数字化车间建设墙体、玻璃窗、棚式钢架结构和透光板，顶棚构建遮阳系统，遮阳系统包括电机、黑色遮阳网和控制系统，控制系统可控制电机实现遮阳网张开/闭合。

5)在数字化车间内部铺设供电网络，外部配套功率150kw的发电机组，实现数字化车间内24小时供电。环绕标准化循环养殖池1内壁铺设增氧管道，增氧管道连接纳米曝气管，纳米曝气管均匀分布于养殖池1 中，数字化车间外部设两组增氧装备，实现数字化车间内24小时供氧。数字化车间的4个角落分别安装温度、湿度和光照度监测传感器，水环境监测模块和水下高清摄像头布设于标准化循环养殖池1中，安装自动进水、排污模块，在生态循环系统的蓄水池中安装潜水电泵，潜水电泵控制器通过通信网络连接全自动水位控制器。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种海洋生物智能化系统配套养殖池，其特征在于：包括养殖区，养殖区包括生物活动区和清污区，所述活动区和清污区之间设有多孔分隔层，所述清污区设有移动清污装置，水体在所述养殖区和净水区之间循环流动。

2.根据权利要求1所述的海洋生物智能化系统配套养殖池，其特征在于：包括沿池体长度方向设置的轨道，所述移动清污装置沿轨道移动，所述移动清污装置包括由电源装置驱动的滚轮、连接在滚轮上的支座、与支座活动连接的转轮，转轮上设有清污刷。

3.根据权利要求2所述的海洋生物智能化系统配套养殖池，其特征在于：所述支座连接排水管，排水管用以当所述移动清污装置清污时抽取清污区域对应的水体。

4.根据权利要求3所述的海洋生物智能化系统配套养殖池，其特征在于：池体包括用以储存移动清污装置的安置槽，安置槽设有密封门，所述安置槽的水体可经由排水管抽走。

5.根据权利要求1所述的海洋生物智能化系统配套养殖池，其特征在于：包括投饲装置，所述投饲装置包括按一定间距设在水体上方的投饲槽。

6.根据权利要求5所述的海洋生物智能化系统配套养殖池，其特征在于：所述投饲槽包括可动底板和可沿投饲槽移动的推块，所述投饲槽的侧壁沿长度方向设有与投饲槽平行的凹槽，所述推块的两端设有滑轮，滑轮可电动沿凹槽移动，所述可动底板可调整推块与可动底板间的距离。

7.一种包括权利要求1到6任意一项所述的海洋生物智能化系统配套养殖池，其特征在于：包括净水区，净水区包括按水体流经先后顺序设置的斜板沉淀池、接触氧化池、充气式MBPR生物膜反应池、蛋白分离池、紫外消毒池，其中，所述斜板沉淀池填充斜板材料、内设排污电磁阀和沉积物收集装置，所述接触氧化池悬挂生物滤料，所述充气式MBPR生物膜反应池填充MBPR材料，所述蛋白分离池内设蛋白分离装置，紫外消毒池内设紫外杀菌装置和水氧混合装置。

8.一种包括权利要求7所述养殖池的海洋生物智能化养殖系统，其特征在于：包括数字化车间，所述数字化车间包括所述标准化循环水养殖池、水环境因子监测模块、自动投饲模块、生物监测模块、自动温度控制模块、数字化车间温度湿度和光照度调节模块、自动进水排污模块。

9.一种根据权利要求8所述的海洋生物智能化养殖系统，其特征在于：包括数字化管理系统，数字化管理系统包括水质监测数据反馈调节系统、饲料投饲调节系统、养殖生物健康管理系统。

10.一种权利要求9所述的海洋生物智能化养殖系统的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)建设数字化车间，构建标准化循环养殖池若干个，成多列分布，相邻列中间构建养殖管理过道，养殖过道中间构建排水渠，排水渠底部低于养殖池底部。

2)在数字化车间外围构建生态循环系统，包括集水沉淀单元、固液分离单元、溶解性有机物分解单元、氮素矿化单元、强硝化－反硝化单元、耐盐植物吸收单元、生物固氮单元、蔬菜－粮食作物利用单元、盐度调节单元、进水净化－消毒单元。

3)数字化车间内部构建标准化循环养殖池，每个标准化循环养殖池包括养殖区和净水区。养殖区内嵌中间集污装置、纳米曝气装置。净水区构建斜板沉淀池、接触氧化池、充气式MBPR生物膜反应池、蛋白分离池、紫外消毒池。

4)数字化车间建设墙体、玻璃窗、棚式钢架结构和透光板，顶棚构建遮阳系统，遮阳系统包括电机、黑色遮阳网和控制系统，控制系统可控制电机实现遮阳网张开/闭合。

5)环绕标准化循环养殖池内壁铺设增氧管道，增氧管道连接纳米曝气管，纳米曝气管均匀分布于养殖池中，数字化车间外部设增氧装备，数字化车间内安装温度、湿度和光照度监测传感器，标准化循环养殖池种布设水环境监测模块和水下高清摄像头，安装自动进水、排污模块，在生态循环系统的蓄水池中安装潜水电泵，潜水电泵控制器通过通信网络连接全自动水位控制器。

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